KR102596309B1 - 합성 가스의 제조 방법 - Google Patents
합성 가스의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102596309B1 KR102596309B1 KR1020207004159A KR20207004159A KR102596309B1 KR 102596309 B1 KR102596309 B1 KR 102596309B1 KR 1020207004159 A KR1020207004159 A KR 1020207004159A KR 20207004159 A KR20207004159 A KR 20207004159A KR 102596309 B1 KR102596309 B1 KR 102596309B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat exchange
- reformed gas
- gas
- hydrocarbon feedstock
- steam
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 31
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 69
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 claims description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- WWYNJERNGUHSAO-XUDSTZEESA-N (+)-Norgestrel Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](CC)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 WWYNJERNGUHSAO-XUDSTZEESA-N 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 abstract description 28
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 components Chemical compound 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
- C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/04—Methanol
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
- C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
물의 전기분해, 자열 개질 및 탄화수소 공급원료의 열 교환 개질을 조합함에 의한 합성 가스의 제조 방법.
Description
본 출원은 합성 가스의 제조에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 수소 및 탄소 산화물 함유 합성 가스의 제조에서 물의 전기분해, 자열 개질 및 탄화수소 공급원료의 열 교환 개질을 조합한다.
합성 가스의 제조, 예를 들어 천연가스를 원료로 메탄올을 합성하기 위한 합성 가스의 제조는 전형적으로 스팀 개질에 의해 수행된다.
스팀 개질의 기본 반응은 다음과 같다(메탄의 경우):
CH4 + H2O <-> 3H2 + CO
스팀 개질은 통상 수성 가스 이동 반응을 수반한다:
CO + H2O <-> CO2 + H2
스팀 개질은, 예를 들어 관형 개질기(스팀 메탄 개질기(SMR)라고도 한다)와 자열 개질(ATR)의 조합에 의해 행해질 수 있으며, 이것은 일차 및 이차 개질 또는 2-단계 개질이라고도 알려져 있다. 또는 달리, 독립형 SMR 또는 독립형 ATR이 합성 가스의 제조에 사용될 수 있다.
ATR 반응기의 주요 요소는 버너, 연소 챔버, 및 내화 라이닝 압력 쉘 내에 함유된 촉매층이다. ATR 반응기에서 산소의 아화학량론적 양에 의한 탄화수소 원료의 부분 산화 또는 연소가 일어나고, 이어서 스팀 개질 촉매의 고정층에서 부분적으로 연소된 탄화수소 원료 스트림이 스팀 개질된다. 또한, 고온으로 인하여 연소 챔버에서도 스팀 개질이 어느 정도 일어난다. 스팀 개질 반응은 수성 가스 이동 반응을 수반한다. 전형적으로, 스팀 개질 및 수성 가스 이동 반응과 관련하여 ATR 반응기의 유출구에서 가스는 평형이거나 평형에 근접한다. 출구 가스의 온도는 전형적으로 850 내지 1100℃의 범위이다. ATR의 더 상세한 내용과 충분한 설명은 당업계의 "Studies in Surface Science and Catalysis, Vol. 152, "Synthesis gas production for FT synthesis"; Chapter 4, p.258-352, 2004" 등에서 찾을 수 있다.
독립형 SMR, 2-단계 개질, 또는 독립형 ATR이 사용되는지의 여부에 관계 없이 생성물 가스는 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소뿐만 아니라 통상 메탄 및 스팀을 포함하는 다른 성분들을 포함할 것이다.
메탄올 합성 가스는 바람직하게 1.90-2.20 또는 더 바람직하게 2를 약간 넘는 값(예를 들어, 2.00-2.10)의 소위 말하는 모듈(M=(H2-CO2)/(CO+CO2))에 상응하는 조성을 가진다.
독립형 ATR의 경우, ATR 출구 가스의 모듈은 종종 합성 가스가 메탄올 제조에 사용될 경우 원하는 값보다 더 낮다. 이것은 예를 들어 메탄올 합성 루프에서 이산화탄소의 제거 또는 퍼지 가스로부터 수소의 회수에 의해 좋아질 수 있다. 양쪽 경우 모두 메탄올 루프 효율은 메탄올 루프의 합성 가스가 상기 논의된 대로 2를 약간 넘는 모듈을 갖는 경우 얻어지는 것보다 더 낮다.
추가로, ATR은 ATR과 직렬로 또는 병렬로 배열된 열 교환 개질기에 의해 보충될 수 있다.
직렬식 해결책에서, 탄화수소 공급원료의 일부 또는 전부는 스팀 개질이 일어나는 열 교환 개질기로 보내진다. 탄화수소 공급원료의 나머지 부분은 열 교환 개질기를 우회하여 자열 개질기로 보내질 수 있다. 전형적으로, 직렬 열 교환 개질기를 떠나는 가스는 650-800℃의 온도에서 평형이거나 평형에 가까울 것이다. 다음에, 직렬 열 교환 개질기로부터의 출구 가스는 열 교환 개질기에서 스팀 개질되지 않은 탄화수소 원료와 함께 ATR로 보내진다. ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부는 열 교환에 의해 열 교환 개질기에서 열 공급원으로 사용되어 흡열 스팀 개질 반응을 추진시킨다.
열 교환 개질기의 병렬식 해결책에서, 탄화수소 공급원료의 일부는 ATR로 보내지고, 나머지 탄화수소 공급원료 및/또는 제2 탄화수소 공급원료가 열 교환 개질기로 보내진다.
ATR 및 열 교환 개질기로의 공급원료는 상이한 조성, 예를 들어 상이한 스팀 대 탄소 비를 가질 수 있다.
병렬 개념의 열 교환 개질기에서 스팀 개질이 일어난다. ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부는 열 교환에 의해 열 교환 개질기에서 열 공급원으로 활용되어 흡열 스팀 개질 반응을 추진시킨다.
열 교환 개질기에서 촉매를 떠나는 가스는 선택적으로 ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부와, 후자가 열 공급원으로서 사용되기 전에, 혼합될 수 있다. 또는 달리, 열 교환 개질기로부터의 출구 가스와 ATR로부터의 출구 가스는 열 교환 개질기의 하류에서 혼합될 수 있다.
또는 달리, 열 교환 개질기는 가스 가열 개질기라고 칭하고, 열 교환 개질은 가스 가열 개질이라고 칭할 수 있다.
우리는 물 및/또는 스팀의 전기분해와 함께 열 교환 개질, ATR을 조합할 때 고가의 ASU가 합성 가스의 제조에서 불필요할 것이라는 것을 밝혔다.
따라서, 본 발명은 합성 가스의 제조를 위한 방법을 제공하며, 이 방법은
(a) 물 및/또는 스팀의 전기분해에 의해 분리된 수소 함유 스트림 및 분리된 산소 함유 스트림을 제조하는 단계;
(b) 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계;
(c1) 단계 (d)를 떠나는 자열 개질된 가스의 일부 또는 전부와 간접 열 전달 관계에 있는 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 일부 및/또는 제2 탄화수소 공급원료를 스팀 개질하고, 열 교환 스팀 개질된 가스 스트림을 단계 (d)의 하류에서 자열 개질된 가스와 혼합하는 단계; 또는
(c2) 단계 (d)를 떠나는 자열 개질된 가스의 일부 또는 전부와 간접 열 전달 관계에 있는 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 일부 또는 전부를 열 교환 스팀 개질된 가스로 열 교환 스팀 개질하고, 열 교환 스팀 개질된 가스를 단계 (d)에서 자열 개질기에 도입하는 단계;
(d) 단계 (a)로부터의 분리된 산소 함유 스트림의 적어도 일부와 함께 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 적어도 일부 또는 단계 (c2)로부터의 열 교환 스팀 개질된 가스의 적어도 일부를 가열 개질함으로써 단계 (c1) 또는 단계 (c2)에서 사용하기 위한 자열 개질된 가스를 자열 개질기에 제공하는 단계;
(e) 단계 (a)로부터의 분리된 수소 함유 스트림의 적어도 일부를 단계 (c1)의 하류에서 혼합된 열 교환 개질된 가스와 자열 개질된 가스에 또는 단계 (d)의 하류에서 자열 개질된 가스에 도입하여 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 합성 가스를 얻는 단계; 및
(f) 합성 가스를 인출하는 단계
를 포함한다.
직렬식 열 교환 해결책에서, 탄화수소 공급원료의 일부 또는 전부는 스팀 개질이 일어나는 열 교환 개질기로 보내진다. 탄화수소 공급원료의 나머지 부분은 열 교환 개질기를 우회하여 자열 개질기로 보내질 수 있다.
전형적으로, 직렬식 열 교환 개질기를 떠나는 가스는 550-800℃의 온도에서 평형 상태이거나 평형에 가까운 상태일 것이다. 다음에, 직렬식 열 교환 개질기로부터의 출구 가스가 ATR로 보내진다. ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부는 열 교환에 의해 열 교환 개질기에서 열 공급원으로 사용되고, 이로써 흡열 스팀 개질 반응을 추진시킨다.
열 교환 개질기의 병렬식 해결책에서, 탄화수소 공급원료의 일부 및/또는 제2 탄화수소 공급원료가 ATR로 보내지고, 나머지 탄화수소 공급원료 및/또는 제2 탄화수소 공급원료는 열 교환 개질기로 보내진다.
병렬 개념의 열 교환 개질기에서, ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부는 열 교환에 의해 열 교환 개질기에서 열 공급원으로 이용되고, 이로써 흡열 스팀 개질 반응을 추진시킨다.
열 교환 개질기에서 촉매를 떠나는 가스는 선택적으로 ATR로부터의 출구 가스의 일부 또는 전부와 혼합될 수 있고, 이후에 후자는 열 공급원으로서 사용된다. 또는 달리, 열 교환 개질기로부터의 출구 가스와 ATR로부터의 출구 가스가 열 교환 개질기의 하류에서 혼합될 수 있다.
ATR 및 열 교환 개질기로의 공급원료는 상이한 조성, 예를 들어 상이한 스팀 대 탄소 비율을 가질 수 있다.
병렬 또는 직렬 개념의 열 교환 개질기가 사용되는지의 여부와 관계 없이 작동 변수, 단계 (e)에서 첨가된 전기분해 유닛으로부터 나온 수소의 양 및 열 교환 개질기 디자인은 원칙적으로, 특히 메탄올의 제조를 위해 합성 가스를 사용할 때, 1.9-2.2 또는 바람직하게 2.0-2.1의 원하는 값의 모듈 M을 제공하도록 조정될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에서 사용하기에 적합한 열 교환 개질기 및 ATR로의 공급원료는 천연가스, 메탄, LNG, 나프타 또는 이들의 혼합물을 그대로 또는 예비-개질된 및/또는 탈황된 상태로 포함한다.
수소 첨가량은 수소가 개질 단계에 의해 발생된 공정 가스와 혼합될 때 M의 원하는 값(1.90 내지 2.20 또는 바람직하게 2.00 내지 2.10)이 달성되도록 맞춰질 수 있다.
일부 경우, 전기분해 단계로부터 나온 수소의 양은 원하는 범위의 모듈을 제공하기에는 너무 높을 수 있다. 이 경우, 수소의 일부는 다른 수단을 위해 사용될 수 있다.
또는 달리, 모듈은 추가로 탄화수소 공급원료 및/또는 합성 가스에, 및/또는 자열 개질기의 상류에 본질적으로 순수한 이산화탄소를 추가함으로써 원하는 값으로 조정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 구체예에서, 본질적으로 순수한 이산화탄소가 자열 개질기의 상류에서 또는 단계 (c1) 또는 (c2)의 하류 또는 단계 (d)의 하류에서 탄화수소 공급원료에 첨가된다.
상기 경우 모두, 공급원료는 상기 언급된 대로 초기에 정제(탈황을 포함하는) 및 단열 예비-개질의 단계를 거치게 될 수 있다.
탄화수소 공급원료는 수소 및/또는 스팀뿐만 아니라 다른 성분들을 더 포함할 수 있다.
전기분해는 당업계에 공지된 다양한 수단에 의해, 예컨대 고체 산화물 기반 전기분해 또는 알칼리 셀 또는 고분자 셀(PEM)에 의한 전기분해에 의해 수행될 수 있다.
전기분해를 위한 전력이 (적어도 부분적으로) 지속가능한 공급원에 의해 생성된다면, 생성된 생성물의 단위 당 플랜트로부터 나오는 CO2 배출물이 감소된다.
본 발명은 또한 원료 가스 중 수소 농도를 증가시키는 것이 바람직한 경우 및 합성 가스 제조에 필요한 산소의 일부가 전기분해에 의해 유리하게 생성되는 경우의 다른 용도를 위한 합성 가스의 제조에도 이용될 수 있다.
Claims (6)
- (a) 물 및/또는 스팀의 전기분해에 의해 분리된 수소 함유 스트림 및 분리된 산소 함유 스트림을 제조하는 단계;
(b) 탄화수소 공급원료를 제공하는 단계;
(c1) 단계 (d)를 떠나는 자열 개질된 가스의 일부 또는 전부와 간접 열 전달 관계에 있는 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 일부 및/또는 제2 탄화수소 공급원료를 스팀 개질하고, 열 교환 스팀 개질된 가스 스트림을 단계 (d)의 하류에서 자열 개질된 가스와 혼합하는 단계; 또는
(c2) 단계 (d)를 떠나는 자열 개질된 가스의 일부 또는 전부와 간접 열 전달 관계에 있는 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 일부 또는 전부를 열 교환 스팀 개질된 가스로 열 교환 스팀 개질하고, 열 교환 스팀 개질된 가스를 단계 (d)에서 자열 개질기에 도입하여 단계 (c2)에서 사용하기 위한 자열 개질된 가스를 얻는 단계;
(d) 단계 (a)로부터의 분리된 산소 함유 스트림의 적어도 일부와 함께 단계 (b)로부터의 탄화수소 공급원료의 적어도 일부 또는 단계 (c2)로부터의 열 교환 스팀 개질된 가스의 적어도 일부를 가열 개질함으로써 단계 (c1) 또는 단계 (c2)에서 사용하기 위한 자열 개질된 가스를 자열 개질기에서 제공하는 단계;
(e) 단계 (a)로부터의 분리된 수소 함유 스트림의 적어도 일부를 단계 (c1)의 하류에서 혼합된 열 교환 개질된 가스와 자열 개질된 가스에 또는 단계 (d)의 하류에서 자열 개질된 가스에 도입하여 1.9-2.2 또는 2-2.1의 모듈 M (M = (H2-CO2)/(CO+CO2)을 갖는, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 합성 가스를 얻는 단계; 및
(f) 합성 가스를 인출하는 단계
를 포함하는 합성 가스 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 이산화탄소가 자열 개질기의 상류 또는 단계 (c1) 또는 (c2)의 하류 또는 단계 (d)의 하류에서 탄화수소 공급원료에 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 이산화탄소는 1.9-2.2 또는 2-2.1의 범위로 단계 (d)에서 제조된 합성 가스의 모듈(M = (H2-CO2)/(CO+CO2)을 제공하는 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 탄화수소 공급원료는 천연가스, 메탄, LNG, 나프타 또는 이들의 혼합물을 그대로 또는 예비-개질된 및/또는 탈황된 상태로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 단계 (a)에서 물 및/또는 스팀의 전기분해는 적어도 부분적으로 재생 에너지에 의해 가동되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (f)에서 제조된 합성 가스는 추가의 단계에서 메탄올 생성물로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201700425 | 2017-07-25 | ||
| DKPA201700425 | 2017-07-25 | ||
| DKPA201700522 | 2017-09-25 | ||
| DKPA201700522 | 2017-09-25 | ||
| DKPA201800237 | 2018-05-28 | ||
| DKPA201800237 | 2018-05-28 | ||
| DKPA201800345 | 2018-07-06 | ||
| DKPA201800345 | 2018-07-06 | ||
| PCT/EP2018/069788 WO2019020519A1 (en) | 2017-07-25 | 2018-07-20 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF A SYNTHESIS GAS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200031644A KR20200031644A (ko) | 2020-03-24 |
| KR102596309B1 true KR102596309B1 (ko) | 2023-10-31 |
Family
ID=62986112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207004159A KR102596309B1 (ko) | 2017-07-25 | 2018-07-20 | 합성 가스의 제조 방법 |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10889496B2 (ko) |
| EP (1) | EP3658496B1 (ko) |
| KR (1) | KR102596309B1 (ko) |
| CN (1) | CN110944938A (ko) |
| AU (1) | AU2018308860B2 (ko) |
| BR (1) | BR112020001479A2 (ko) |
| CA (1) | CA3069262A1 (ko) |
| CL (1) | CL2020000159A1 (ko) |
| ES (1) | ES2960926T3 (ko) |
| IL (1) | IL271941B2 (ko) |
| PL (1) | PL3658496T3 (ko) |
| UA (1) | UA127414C2 (ko) |
| WO (1) | WO2019020519A1 (ko) |
| ZA (1) | ZA201908217B (ko) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11840448B2 (en) | 2017-07-25 | 2023-12-12 | Topsoe A/S | Method for the preparation of ammonia synthesis gas |
| CN110799452B (zh) | 2017-07-25 | 2023-08-01 | 托普索公司 | 用于制备合成气的方法 |
| AU2020208782A1 (en) * | 2019-01-18 | 2021-06-10 | Haldor Topsøe A/S | Method for the preparation of methanol synthesis gas |
| EP3953296A1 (en) * | 2019-04-08 | 2022-02-16 | Haldor Topsøe A/S | Chemical synthesis plant |
| KR20210151778A (ko) | 2019-04-08 | 2021-12-14 | 할도르 토프쉐 에이/에스 | 화학 합성 플랜트 |
| WO2021083776A1 (en) * | 2019-10-28 | 2021-05-06 | Haldor Topsøe A/S | Green method for the preparation of synthesis gas |
| BR112022014904A2 (pt) * | 2020-02-28 | 2022-09-20 | Topsoe As | Método para a preparação de gás de síntese |
| EP3967654A1 (de) * | 2020-09-11 | 2022-03-16 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff durch dampfreformierung und hochtemperaturelektrolyse |
| WO2023275049A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | Topsoe A/S | Process and plant for producing methane or methanol from a solid renewable feedstock |
| US11649549B1 (en) | 2021-11-11 | 2023-05-16 | Pyrochem Catalyst Company | Oxidative reforming and electrolysis system and process for hydrogen generation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040063798A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Niels Erikstrup | Process for the preparation of synthesis gas |
| US20130345325A1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-12-26 | Areva | Method for producing methanol or hydrocarbons from a carbon material, including a reforming step, the operating conditions of which are selectively adjusted |
| WO2016149507A1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | Siluria Technologies, Inc. | Oxidative coupling of methane methods and systems |
| US20170002281A1 (en) * | 2011-06-29 | 2017-01-05 | Haldor Topsoe A/S | Process for reforming hydrocarbons |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4479925A (en) | 1982-09-13 | 1984-10-30 | The M. W. Kellogg Company | Preparation of ammonia synthesis gas |
| US4792441A (en) | 1988-01-19 | 1988-12-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ammonia synthesis |
| BRPI0408349A (pt) | 2003-03-18 | 2006-03-21 | Kellogg Brown & Root Inc | processos para produzir hidrogênio, para gerar uma corrente elétrica e de hidrotratamento, e, aparelho para preparar singás |
| KR100514178B1 (ko) | 2004-01-17 | 2005-09-13 | 한국과학기술연구원 | 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 시스템 |
| EP1657409A1 (en) | 2004-11-15 | 2006-05-17 | Elsam A/S | A method of and an apparatus for producing electrical power |
| US20070256360A1 (en) | 2006-05-08 | 2007-11-08 | Alchemix Corporation | Method for the gasification of moisture-containing hydrocarbon feedstocks |
| EP2166064A1 (en) | 2008-09-19 | 2010-03-24 | Siemens Aktiengesellschaft | A chemical product providing system and method for providing a chemical product |
| DE102009018126B4 (de) | 2009-04-09 | 2022-02-17 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg | Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren |
| JP5980686B2 (ja) | 2010-01-19 | 2016-08-31 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 炭化水素を改質するプロセス |
| FI20105503A (fi) | 2010-05-10 | 2011-11-11 | Neste Oil Oyj | Menetelmä hiilivetykoostumuksen tuottamiseksi |
| WO2012084135A1 (en) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Haldor Topsøe A/S | Process for reforming hydrocarbon |
| EP2589574B1 (en) | 2011-11-02 | 2015-10-21 | Casale Sa | Method for load regulation of an ammonia plant |
| EP2676924A1 (en) | 2012-06-21 | 2013-12-25 | Haldor Topsoe A/S | Process for Reforming Hydrocarbons |
| WO2014056535A1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | Haldor Topsøe A/S | Process for the production of synthesis gas |
| US9296671B2 (en) * | 2013-04-26 | 2016-03-29 | Praxair Technology, Inc. | Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system |
| PL2805914T3 (pl) | 2013-05-23 | 2018-02-28 | Haldor Topsøe A/S | Sposób współwytwarzania amoniaku, mocznika i metanolu |
| US20150129806A1 (en) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | Ammonia Casale Sa | Process for Producing Ammonia Synthesis Gas and a Method for Revamping a Front-End of an Ammonia Plant |
| WO2015086752A1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-06-18 | Haldor Topsøe A/S | Process for the production of synthesis gas |
| US20160115405A1 (en) | 2014-10-24 | 2016-04-28 | Pioneer Astronautics | Organic Fuel and Waste Reformer |
| GB2545474A (en) | 2015-12-17 | 2017-06-21 | Avocet Infinite Plc | Integrated system and method for producing methanol product |
-
2018
- 2018-07-20 WO PCT/EP2018/069788 patent/WO2019020519A1/en unknown
- 2018-07-20 EP EP18743789.2A patent/EP3658496B1/en active Active
- 2018-07-20 CN CN201880048240.5A patent/CN110944938A/zh active Pending
- 2018-07-20 US US16/624,171 patent/US10889496B2/en active Active
- 2018-07-20 PL PL18743789.2T patent/PL3658496T3/pl unknown
- 2018-07-20 ES ES18743789T patent/ES2960926T3/es active Active
- 2018-07-20 KR KR1020207004159A patent/KR102596309B1/ko active IP Right Grant
- 2018-07-20 IL IL271941A patent/IL271941B2/en unknown
- 2018-07-20 CA CA3069262A patent/CA3069262A1/en active Pending
- 2018-07-20 BR BR112020001479-6A patent/BR112020001479A2/pt active Search and Examination
- 2018-07-20 AU AU2018308860A patent/AU2018308860B2/en active Active
- 2018-07-20 UA UAA202001257A patent/UA127414C2/uk unknown
-
2019
- 2019-12-10 ZA ZA2019/08217A patent/ZA201908217B/en unknown
-
2020
- 2020-01-17 CL CL2020000159A patent/CL2020000159A1/es unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040063798A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Niels Erikstrup | Process for the preparation of synthesis gas |
| US20130345325A1 (en) * | 2011-02-22 | 2013-12-26 | Areva | Method for producing methanol or hydrocarbons from a carbon material, including a reforming step, the operating conditions of which are selectively adjusted |
| US20170002281A1 (en) * | 2011-06-29 | 2017-01-05 | Haldor Topsoe A/S | Process for reforming hydrocarbons |
| WO2016149507A1 (en) * | 2015-03-17 | 2016-09-22 | Siluria Technologies, Inc. | Oxidative coupling of methane methods and systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3069262A1 (en) | 2019-01-31 |
| AU2018308860A1 (en) | 2020-01-23 |
| UA127414C2 (uk) | 2023-08-16 |
| IL271941B1 (en) | 2023-12-01 |
| EP3658496B1 (en) | 2023-08-30 |
| PL3658496T3 (pl) | 2024-03-11 |
| CN110944938A (zh) | 2020-03-31 |
| EP3658496A1 (en) | 2020-06-03 |
| IL271941B2 (en) | 2024-04-01 |
| CL2020000159A1 (es) | 2020-07-31 |
| ES2960926T3 (es) | 2024-03-07 |
| KR20200031644A (ko) | 2020-03-24 |
| AU2018308860B2 (en) | 2023-04-27 |
| BR112020001479A2 (pt) | 2020-07-21 |
| WO2019020519A1 (en) | 2019-01-31 |
| US10889496B2 (en) | 2021-01-12 |
| IL271941A (en) | 2020-02-27 |
| ZA201908217B (en) | 2022-03-30 |
| US20200140273A1 (en) | 2020-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102596309B1 (ko) | 합성 가스의 제조 방법 | |
| KR102596272B1 (ko) | 합성 가스의 제조 방법 | |
| KR102596324B1 (ko) | 합성 가스의 제조 방법 | |
| KR20220148839A (ko) | 합성 가스의 제조 방법 | |
| EA040932B1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| EA043534B1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| EA041393B1 (ru) | Способ получения синтез-газа |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |